Существует (по крайней мере) пять способов измерения тока замыкания на землю (ток нулевой последовательности) в системе.

Остаточное или "Holmgreen" соединение ТТ фаз A, B и C.

Это физически реализует расчет IN = IA + IB + IC с использованием проводки ТТ.

Преимущество: Дешево. Никаких дополнительных ТТ не требуется.

Недостатки:

• Фазные ТТ имеют производственные допуски, поэтому суммарный ток IN = IA + IB + IC может отличаться от истинного тока нейтрали. Это ограничивает чувствительность защиты от замыканий на землю с использованием таких трансформаторов тока.

  При использовании ТТ с защитой класса 10P (класс IEC ТТ с точностью до 10 % при токе предельной точности) типичная уставка срабатывания защиты от замыканий на землю составляет 10 % от номинального тока ТТ. Возможны более низкие значения, но это может привести к ложному срабатыванию.

• Фазные ТТ должны быть выбраны с соотношением, соответствующим нормальному току нагрузки в цепи. Если система заземлена через импеданс (т. е. резистор заземления нейтрали или заземляющий трансформатор), предполагаемый ток замыкания на землю может быть весьма мал. Это приводит к ситуациям, когда номинальный ток фазных трансформаторов тока слишком высок для обнаружения предполагаемого тока замыкания на землю.

  Рассмотрим систему 11 кВ с током трехфазного замыкания 25 000 А, в которой имеется резистор заземления нейтрали, ограничивающий максимальный ток замыкания на землю до 100 А. Желательно защитить трансформатор 11/3,3 кВ мощностью 12,5 МВА (11 кВ FLC = 660 А или около того). .) Будут поставляться фазовые трансформаторы тока с соотношением 800/1A. Наилучшей возможной настройкой защиты от замыканий на землю будет 10 % × 800 А = 80 А, что едва ли соответствует максимальному току замыкания на землю в 100 А.

Программное суммирование измерений фазных токов A, B и C.

Это точно так же, как остаточное соединение трансформаторов тока, за исключением того, что оно реализовано программно.

Серия реле Areva/Alstom/Schneider MiCOM предлагает как а) физический вход ТТ для подключения нейтрального ТТ или ТТ нулевой последовательности, так и б) программный «производный» элемент IN = IA + IB + IC.

Оба доступны для раздельного или одновременного использования.

Преимущества и недостатки такие же, как и при остаточном физическом подключении трансформаторов тока - несоответствие параметров трансформаторов тока и коэффициенты трансформации трансформаторов тока слишком велики для обеспечения адекватной чувствительности к замыканиям на землю.

Прямое измерение тока нейтрали с помощью трансформатора тока в точке заземления нейтрали системы.

ТТ нейтрали 400/1А, установленный в точке нейтрали 440В заземляющего/вспомогательного трансформатора ЗНын11 11/0,44кВ.

Деталь паспортной таблички ТТ

ТТ нейтрали 132 кВ, установленный на заземлении 132 кВ силового трансформатора 132/33/11 кВ ЯНын0д11. Этот ТТ представляет собой специальный ТТ класса PX, который подходит для ограниченной (дифференциальной) защиты от замыканий на землю.

Преимущества:

• Специальный ТТ нейтрали измеряет нулевой ток в нормальных (сбалансированных) условиях. Поэтому нейтральный ТТ не должен быть рассчитан на нормальный ток нагрузки .

  Типичный ТТ нейтрали может иметь ток 400/1 А даже в цепях, которые обычно несут нагрузку 2000 А.

• Нейтральный ТТ измеряет ток нейтрали напрямую . Это означает, что измеренный ток нейтрали не подвержен какой-либо погрешности/допускам, вызванным несоответствием между фазными трансформаторами тока.

Недостатки:

• Должен быть установлен нейтральный ТТ, а вторичная проводка ТТ должна быть проложена к реле защиты — дополнительные расходы.

• Установка нейтрального трансформатора тока работает только при наличии соединения нейтрали, на которое нужно установить - обычно на нейтральной/звездной точке трансформатора.

  Цепи высоковольтных кабелей и воздушных линий никогда не имеют нейтрального проводника, так как для экономии материальных затрат прокладываются только три проводника. Обратите внимание, что нагрузки, подключенные к ВН, представляют собой либо сбалансированные по своей природе трехфазные нагрузки (двигатели ВН, трехфазные преобразователи частоты/преобразователи и т. д.), либо подключенные через трансформаторы (трансформаторы типа «треугольник- звезда» заставляют низковольтные нагрузки фаза-нейтраль выглядеть как фаза-фаза). фазные высоковольтные нагрузки.)

Пропуск всех трех фазных проводов через одно и то же окно ТТ

Внутри кабельной коробки вводного щита на распределительном щите 11кВ. Все три жилы кабеля 11кВ проходят через ТТ 400/1А класса точности 10Р - обычный ТТ с защитой.

Однолинейная схема панели показана на фото выше - окно СТ обозначено Т6.

ТТ измеряет чистый ток, проходящий через его окно. Когда все три фазных провода проходят через одно и то же окно ТТ, ТТ будет измерять чистый ток нейтрали IN = IA + IB + IC.

Это чем-то похоже на остаточное соединение вторичной проводки ТТ.

Однако остаточное соединение трех ТТ выполняет суммирование IN = IA + IB + IC на вторичной стороне ТТ. Это означает, что любые различия в соотношении или насыщении трансформаторов тока будут учитываться при измерении IN.

Там, где все три фазы проходят через ТТ, как показано на фото выше, «суммирование» производится на первичной стороне ТТ, а измерение производится с использованием одного ТТ. Следовательно, это измерение является более точным, так как оно не подвержено рассогласованию между трансформаторами тока.

КТ основного баланса

ТТ нулевой последовательности на 0,5/0,0075 А, поставляемый компанией GEC специально для использования с их чувствительным реле замыкания на землю MCSU01.

КТ баланса ядра 0,5/0,0075 производства Stemar (Австралия).

Еще два трансформатора тока баланса ядер поставляются компаниями Circle-C и Transformer Products.

ТТ баланса ядер устанавливаются так, что все три фазы проходят через одно и то же окно ТТ, как указано выше.

Тем не менее, трансформаторы тока нулевой последовательности специально созданы для чувствительной защиты от замыканий на землю (SEF). Это включает в себя защиту от утечки на землю для высоковольтных кабелей и защиту от «опущенного проводника» для воздушных линий. Оба эти приложения требуют большей чувствительности, чем могут обеспечить трансформаторы тока стандартного класса защиты.

ТТ балансировки сердечника: а) изготовлен из специальной стали, которая точно реагирует на очень малые первичные токи , и б) имеет конструктивные особенности, уменьшающие ошибки , вызванные внешними магнитными полями.

Это контрастирует с типичными трансформаторами тока класса защиты, которые сконструированы так, чтобы быть точными при очень высоких токах (что может быть видно при пробоях фазы), жертвуя точностью при малых токах.

Stemar (специализированный австралийский производитель трансформаторов тока) опубликовал два документа по этой теме:

1. Выбор трансформатора тока для применения в системе балансировки ядер — подробные сведения о различиях между трансформаторами тока нулевой последовательности и обычными трансформаторами защиты. См., в частности, графики характеристик возбуждения текстурированной листовой стали по сравнению с мю-металлом.

2. Core Balance Защита от утечки на землю - подробно описаны некоторые особенности конструкции / изготовления трансформаторов тока балансировки сердечника.

Трансформаторы нулевой последовательности могут использоваться для обнаружения очень небольших дисбалансов фазных токов. Типичный трансформатор тока нулевой последовательности (исторически указанный/поставленный GEC) представляет собой тороидальный ТТ с коэффициентом трансформации 0,5/0,0075 А. Это обеспечивает чувствительную защиту от замыканий на землю (SEF) с настройками до 5 А в цепи на 400 А.

Приведенные ниже настройки показывают, что возможно: уставка 20 А для защиты от замыканий на землю с нулевым выходом по сравнению с уставкой 4,8 А для чувствительной защиты от замыканий на землю.

Другим типичным типом трансформатора тока нулевой последовательности является ТТ замыкания на землю 50:0,025 А, поставляемый GE для использования с реле защиты электродвигателей серии Multilin 269 / 369 / 469. Обратите внимание на описание ТТ, который может обнаруживать «низкие токи утечки», что указывает на конструкцию типа балансировки ядер.

Надеюсь, это даст некоторую полезную информацию о различных способах измерения тока нейтрали в целях защиты от замыканий на землю.